硬件开发_基于STM32单片机的智能台灯系统
该系统具备自动/手动亮度调节、坐姿监测、学习定时提醒和环境光照检测等功能。硬件电路由核心控制单元、时钟模块、光电传感器、按键控制、OLED显示屏和光敏电阻等组成。软件程序通过定时器中断实现PWM调光、坐姿检测和定时提醒等功能,并通过OLED显示运行状态。该系统通过环境光照自适应调节、坐姿异常提醒和学习时间管理等功能,有效改善用户的学习环境与习惯,具有实用性和智能化特点。
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一.系统概述
- 亮度控制:系统支持自动与手动两种亮度调节模式。在自动模式下,台灯根据环境光强自动调整亮度;手动模式则通过按键操作实现灯光亮度的自主调节。
- 坐姿监测:通过红外光电开关传感器检测台灯与人体之间的距离,当距离过近时,系统会发出报警信号提醒用户保持合理坐姿。
- 学习定时提醒:内置时钟模块用于设定学习时间,到达预定时间后,蜂鸣器会发出提醒声音,同时OLED屏幕显示当前时间,方便用户掌握学习进度。
- 环境光照采集:利用光敏电阻传感器实时检测周围光照强度,并将数据通过OLED显示屏直观呈现,帮助用户了解环境光线情况。

二.电路设计
- 核心控制单元:系统以STM32F103C8T6单片机的最小系统作为整个电路的控制核心。
- 时钟定时模块:采用DS1302时钟芯片实现定时功能,通过SDA、SCK和DAT三根引脚与单片机进行数据通信。
- 人体检测传感器:配置光电开关用于检测人体活动,传感器输出端直接连接至单片机的GPIO口,实现状态采集。
- 按键控制设计:设置独立按键用于灯光强度调节及模式切换,按键一端接地,另一端连至单片机的GPIO引脚。
- 数据显示屏:配备0.96寸OLED12864显示屏,利用I2C总线协议与单片机通讯,展示系统运行信息。
- 光照强度采集:使用光敏电阻模块监测环境光强,传感器的模拟输出接入单片机的ADC输入端。


三.程序设计
#include "stm32f10x.h"
#include "OLED_I2C.h"
#include "ds1302.h"
#include "timer.h"
#include "gpio.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "adc.h"
#include "stdio.h"
#include "string.h"
unsigned char setn=0;
unsigned char txshi=12,txfen=0,txmiao=0;
u8 tixing=0;//0:时间提醒关,1:时间提醒开
u8 mode=0;//0:自动模式,1手动模式
unsigned char miao = 0;//没有人的计时时间
unsigned char PWM_Val = 0xFF;//用于PWM调节
unsigned char GearTemp = 0;//0~3档
u8 RemindFlag=0;//提醒时间到了标志
u8 PostureFlag=0;//坐姿提醒
int main(void)
{
char i=0;
DelayInit();
I2C_Configuration(); //IIC初始化
OLED_Init(); //OLED初始化
KEY_Init(); //按键初始化
BEEP_AND_GD_RTHW_GPIO_Config();
OLED_CLS();//清屏
DS1302_Init(&SysDate);
DelayMs(100);
DS1302_DateRead(&SysDate);//读时间
OLED_CLS();//清屏
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16,2,i+8,0);//测试显示中文:亮度等级
OLED_ShowStr(62,2,": ",2);//显示冒号
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16,4,i,0);//测试显示中文:提醒时间
DisplayMode();
TIM2_Init(49,71); //定时器初始化,定时50us
TIM3_Init(499,7199); //定时器初始化,定时50ms
//Tout = ((arr+1)*(psc+1))/Tclk ;
//Tclk:定时器输入频率(单位MHZ)
//Tout:定时器溢出时间(单位us)
while(1)
{
KeySettings();
DisplayTime();
DisplayTiXingTime();
AutoHandle();
LedGearHandle(GearTemp);
if(GD == 0)//检测坐姿不正确
{
if(PostureFlag==0)
{
PostureFlag=1;
BEEP=1;//蜂鸣器提醒
OLED_CLS();//清屏
for(i=0;i<6;i++)OLED_ShowCN(i*16+16,2,i+16,0);//测试显示中文:请注意坐姿!
DelayMs(1000);
OLED_CLS();//清屏
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16,2,i+8,0);//测试显示中文:亮度等级
OLED_ShowStr(62,2,": ",2);//显示冒号
for(i=0;i<4;i++)OLED_ShowCN(i*16,4,i,0);//测试显示中文:提醒时间
DisplayMode();
}
}
else
{
PostureFlag=0;
}
}
}
void TIM2_IRQHandler(void)//定时器2中断服务程序
{
static u8 time_count = 0;
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update); //清除中断标志位
time_count++;
if(time_count > 200)time_count = 0;//10ms一个周期
if(time_count >= PWM_Val)LED = 1;//占空比调节
else LED = 0;
}
}
void TIM3_IRQHandler(void) //TIM3中断
{
static u8 count=0,count2=0;
if(TIM_GetITStatus(TIM3, TIM_IT_Update) != RESET) //检查指定的TIM中断发生与否:TIM 中断源
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3, TIM_IT_Update); //清除TIMx的中断待处理位:TIM 中断源
if(count2++>=2)
{
count2 = 0;
if(GD == 1)
{
if(RemindFlag==1 && txshi==SysDate.hour && txfen==SysDate.min)
{
BuzzerSound();
}
else
{
BEEP=0;
}
}
}
if(count++ >= 20)//1秒时间到
{
count = 0;
if(RTHW==1)miao=30;//检测到有人,时间赋值30秒
else
{
if(miao>0)miao--;//没有人,30秒倒计时
}
}
}
}

四.资料内容

24-32-04
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